DE2933891C2 - - Google Patents
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-
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-
- G—PHYSICS
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Prüfmaschine, insbesondere für
Zahnräder mit dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange
führten Merkmalen.
Es sind Prüfmaschinen für Zahnräder bekannt, bei denen ein
Meisterzahnrad mit dem zu prüfenden Zahnrad kämmt und bei
denen die Drehzahl des Antriebsmotors sehr sorgfältig ge
steuert werden muß. Auch sind Prüfmaschinen bekannt, bei denen
aus einem zusammengesetzten Fehlersignal durch Demodulieren
und Filtern Zahnfehlersignale erhalten werden, wobei das Fil
tern und Demodulieren zeitabhängig erfolgt.
Demgegenüber stellt eine ebenfalls bekannte Prüfmaschine
(US-PS 38 51 398, DE-AS 22 10 881) eine Verbesserung dar, da
die Signale der Meßtaster am Prüfling Analogwertspeichern
zugeführt und aus den laufend eingespeicherten Meßwerten
obere und untere Grenzwerte ermittelt werden, die für die
Beurteilung des Prüflings erforderlich sind, ohne daß u. a.
die Antriebsdrehzahl des Prüflings konstant gehalten werden
muß. Am Ausgang des ersten Speichers steht eine dem Sammel
wälzerfehler entsprechende Signalspannung und am Ausgang des
anderen Speichers eine dem Wälzsprung entsprechende Signal
spannung an, wobei die von zwei Meßtastern gelieferten Sig
nale an den Eingängen der Speicher miteinander verknüpft
werden. Auch ist es bekannt, eines der Zahnräder kardanisch
zu lagern, um Zahnrichtungs- und Konizitätsfehler zu erfassen.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Prüf
maschine der eingangs geschilderten Art so weiterzubilden,
daß die Genauigkeit der Meßwerterfassung erhöht wird.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran
sprüchen.
Erfindungsgemäß werden schädliche Effekte kurzzeitiger
Speicherung auf Grund eines Spannungsverfalls vermieden,
der bei bekannten analogen Speicherschaltungen auftritt,
wenn das Signal für relativ lange Zeiten gespeichert werden
muß, wie dies für eine vollständige Umdrehung eines zu prü
fenden Werkstückes bzw. Zahnrades der Fall ist. Die erfin
dungsgemäße Schaltungsanordnung wird zur Anzeige des maximalen
und minimalen Pegels eines analogen Signals sowie zur Spei
cherung dieses Signalpegels benutzt, bis das Signal von
einer externen Anlage benötigt wird.
Bei bekannten Analog-Digitalwandlern wird dagegen ein analoges
Signal von relativ konstantem Wert an den Eingang einer
Vergleichsschaltung gelegt, deren anderer Eingang mit einem
zweiten analogen Signal beschaltet ist, das von dem Zählwert
eines digitalen Zählers dekodiert wird. Der Zähler zählt
dann von einem Nullzählwert in Richtung auf das konstante
Signal und hört auf zu zählen, wenn die beiden analogen Sig
nale einander gleich sind. Der Digitalwert des Zählers wird
dann als Ausgangssignal benutzt. Insofern ist die erfindungs
gemäße Schaltungsanordnung unterschiedlich, da nicht ein
digitales Ausgangssignal erzeugt wird, das eine Übersetzung
eines relativen konstanten analogen Eingangssignales ist,
stattdessen werden erfindungsgemäß Spannungsspitzen und
Spannungstäler in Form von Analogsignalen angezeigt und ge
speichert.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Prüfmaschine liegt auch
darin, daß alle Fehlersignale in voneinander unabhängigen
Meßtastern erzeugt werden.
Eine Prüfmaschine für Zahnräder ist als Ausführungsbeispiel
nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Ermittlung des Achsen-Abstands
fehlers zweier Zahnräder,
Fig. 2a und 2b Blockdiagramme der ausgangsseitigen Anzeige,
Fig. 3 ein Blockdiagramm zur Ermittlung von Evolventenfehlern,
Fig. 4 ein Blockdiagramm zur Ermittlung von Steigungs- und
Konizitätsfehlern,
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Meßwertverstärkers,
Fig. 6 ein Blockdiagramm der Schaltungstype A,
Fig. 7 ein Blockdiagramm der Schaltungstype B,
Fig. 8 Darstellungen von im Blockdiagramm der Fig. 7 auftre
tenden Signale,
Fig. 9 ein Blockdiagramm der Schaltungstype C, und
Fig. 10 eine Schaltung zur Kombination der Steigungs- und
Konizitätsfehler.
Fig. 1 zeigt den Teil der Prüfmaschine, in dem der Achsen-
Abstandsfehler zweier Zahnräder geprüft wird. Das zu prüfende
Zahnrad 20 auf einer Welle 22 wird von einem Motor 24 ange
trieben und wälzt sich an einem Meisterzahnrad 26 auf einer
Welle 28 ab. Ein Lager 30 für die Welle 28 ist an einem Arm
32 entgegen der Kraft einer Feder 34 bewegbar. Ein Arm 36 am
Arm 32 wirkt mit einem Meßfühler 40 zusammen, der als linearer
Spannungsdifferentialtransformator LVDT ausgebildet ist. Der
Meßfühler 40 ist an einem Trägerverstärker 42 angeschlossen.
Dreht sich das Meisterzahnrad 26, so ändert sich bei einem
Fehler des zu prüfenden Zahnrads 20 der Abstand der Achsen
21, 27. Amplitude und Frequenz sind direkt proportional den
Fehlern des zu prüfenden Zahnrads. Das Meßsignal stellt somit
den gesamten Achsen-Abstandsfehler dar. Dieses Meßsignal
weist im übrigen einen Verlauf auf, der Aufschluß über be
stimmte Fehler einzelner Zähne ermöglicht.
Die hier erläuterte Prüfmaschine erlaubt die Feststellung
bestimmter Zahnradfehler, doch ist es für einen Fachmann
ersichtlich, daß auch andere Fehler von der hier erläuternden
Prüfmaschine erfaßt werden können, wenn gewisse Schaltungs
modifikationen vom Durchschnittsfachmann vorgenommen werden.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Prüfmaschine lassen sich
folgende Fehler prüfen:
Zahndicke
Achsenabstandsfehler insgesamt
Achsenabstandsfehler eines Zahns
Wälzsprungfehler
Kerben.
Zahndicke
Achsenabstandsfehler insgesamt
Achsenabstandsfehler eines Zahns
Wälzsprungfehler
Kerben.
Der Meßfühler 40 weist einen Taster mit einem Ferritkörper
auf, der den Kern eines Transformators bildet, so daß durch
die Tastbewegung in der Sekundärwicklung ein Signal mit einer
bestimmten Amplitude und Polarität induziert wird. Ein
Oszillator im Trägerverstärker 42 speist die Primärwicklung
mit einem hochfrequenten Signal, beispielsweise 5000 Hz und
niedriger Spannung, beispielsweise 2,5 V Wechselspannung
effektiv über die Leitung 44. Das Meßsignal gelangt über die
Leitung 45 zum Trägerverstärker 42. Im Trägerverstärker 42
wird das Meßsignal demoduliert, gefiltert und verstärkt.
Das Meßsignal hat beispielsweise die in Fig. 1 dargestellte
Wellenform 46. Wäre das zu prüfende Zahnrad fehlerfrei, so
ergäbe sich eine gerade längs der horizontalen Achse Null.
Entsprechend der Größe des zu prüfenden Zahnrades hat diese
gerade einen mittleren Abstand von der Nullachse (Linie 48,
der einen Plus- oder Minuswert betragen kann. Die Linien 50,
52 stellen den gesamten Achsenabstandsfehler dar, wenn die
Komponenten höherer Frequenz der Wellenform eliminiert sind.
Die maximale Zahndicke ist durch den Abstand zwischen der
Nullachse und der Linie 54 bestimmt. Dabei müssen die auf
eine Kerbe zurückgehenden Signale ausgefiltert werden.
Der Abstand zwischen den Linien 56 und 58 stellt eine Kerbe
dar. Der Abstand zwischen den Linien 60 und 62 stellt den
Wälzsprung für einen Zahn dar. Der Abstand zwischen der Null
achse und der Linie 60 ist die minimale Zahndicke. Der Ab
stand zwischen den Linien 58 und 60 ist der gesamte Achsen-
Abstandsfehler einschließlich einer durch eine Kerbe verur
sachten Impulsspitze. Alle diese Fehler werden analysiert,
so daß sie einzeln aufgezeichnet und angezeigt werden können,
insbesondere dann, wenn vorbestimmte Grenzwerte überschritten
werden.
Der Ausgang des Trägerverstärkers 42 ist mit einer Typ A-
Verarbeitungsschaltung 64 verbunden, in der die Wellenform
46 nach Signalkomponenten getrennt wird. Beispiels
weise sieht die Verarbeitungsschaltung 64 ein Signal auf ihrer
Ausgangsleitung 66 vor, welches die maximale funktionelle
Zahndicke darstellt oder alternativ dazu die maximale Größe
des Zahnrades. Das Ausgangssignal, das auf der Ausgangs
leitung 68 erzeugt wird, stellt die durchschnittliche funk
tionelle Zahndicke dar oder alternativ dazu die durchschnitt
liche Größe des Zahnrades. Das Signal, das auf der Leitung 70
erscheint, stellt den zusammengesetzten Fehler oder alternativ
dazu den Ablauf dar. Das auf der Leitung 72 erzeugte Signal
repräsentiert die minimale funktionelle Zahndicke oder alter
nativ dazu die minimale Größe des Zahnrades. (Die Ausgangs
leitungen 66-72 können benutzt werden, um ein oder mehr
Signale anzuzeigen, die unterschiedliche Funktionen auf der
gleichen Leitung darstellen, durch die Benutzung von Schaltern
in der Verarbeitungschaltung 64, die Filter in die Schaltung
ein- oder ausschalten.)
Beispielsweise kann die Leitung 70 den Gesamt
fehler anzeigen oder den Achsenabstand, je nachdem ob die hochfre
quenten Signalkomponenten, die mit den Kerben assoziiert
sind, wie das Signal zwischen den Linien 56 und 58 ausge
filtert sind oder nicht. Die Ausgangsleitungen 66-72 sind
jede mit einem Eingang eines zugehörigen Komparators 74, 76, 78
und 80 gekoppelt. Der andere Eingang jedes der Komparatoren
74-80 ist mit einem Toleranzgrenzeneinstellpotentiometer 82
gekoppelt, welches die zugehörige, gewünschte Grenzenein
stellung durchführt. Die Komparatoren 74-80 erzeugen somit
ein Ausgangssignal auf den Ausgangsleitungen 83, 84, 86 und 88,
immer wenn die Grenze des zugehörigen Komparators durch das
Signal auf den Leitungen 66-72 überschritten wird.
Die Ausgangssignale auf den Leitungen 83-88 sind mit einer
Indikatorlichtanzeige 90 gekoppelt, die in Fig. 2 dargestellt
ist, die die Fig. 2a und 2b umfaßt. Die Indikatorlichtanzeige
schaltet Indikatorlichter an, die dem Operator anzeigen,
daß eine bestimmte Toleranzgrenze überschritten worden ist.
Die Indikatorlichtanzeige wird gesteuert durch eine Einstell-
und Synchronisationsschaltung 92. Die Verarbeitungsschaltung
64 besitzt einen internen Taktoszillator und dieser Oszillator
ist auf der Leitung 94 mit der Einstell- und Synchroni
sationsschaltung 92 verbunden, so daß sowohl die Ver
arbeitungsschaltung 64 als auch die Einstell- und Synchro
nisationsschaltung 92 durch den gleichen Taktkreis gesteuert
werden können. Eine Prioritätsauswahl- und Ausgangsschaltung
96 ist sowohl mit der Indikatorlichtanzeige 90 als auch mit
der Einstell- und Synchronisationsschaltung 92 gekoppelt,
so daß Ausgangssignale für verschiedene Steuerzwecke von
den Signalen ausgewählt werden, die mit der Indikatorlicht
anzeige 90 gekoppelt sind.
Der Ausgang des Trägerverstärkers 42 auf der Leitung 43 ist
auch mit einem Filter 98 verbunden, welches wiederum mit
einer Verarbeitungsschaltung 100 verbunden ist, die eine
Typ B-Verarbeitungsschaltung ist. Der Filter 98 speist auch
ein Signal einer Verarbeitungsschaltung 102 ein, die vom
C-Typ ist oder einem anderen Typ als die Verarbeitungsschal
tung 64 und 100. Der Filter 98 wird benutzt, um die Gleich
stromkomponente von dem Signal zu entfernen, das zu den
Verarbeitungschaltungen 100 und 102 ausgesandt wird, so daß
sie ihre jeweiligen Ausgangssignale erzeugen können. Bei
spielsweise erzeugt die Verarbeitungsschaltung 100 ein Signal
auf ihrer Ausgangsleitung 104, welches entweder den maximalen
Wälzsprung von Zahn-zu-Zahn oder eine Kerbe darstellt. Der Ausgang
auf der Leitung 106 stellt den durchschnittlichen Zahn-zu-Zahn-
Wälzsprung dar. Der Ausgang auf der Leitung 108 stellt den
Betrag dar, um den die Kerbe überhalb (oder unterhalb,
abhängig von der Polarität) dem durchschnittlichen Wälzsprung-
Signal ist. Das Signal auf der Leitung 110 stellt den
Betrag dar, um den die Kerbe überhalb (oder unterhalb, ab
hängig von der Polarität) einem vorgewählten Wert ist,
welcher durch Einstellen eines Potentiometers bestimmt werden
kann, das mit einer Gleichspannungszuführung in der Weise
gekoppelt ist, die durch das Potentiometer 578 in Fig. 9
gezeigt ist.
Die Ausgänge auf den Leitungen 104-110 sind wiederum mit
einem zugehörigen Komparator der Komparatoren 112, 114, 116
und 118 gekoppelt. Diese Komparatoren haben auch einen Ein
gang, der mit einem Toleranzgrenzeneinstellpotentiometer
verbunden ist und eine zugehörige Spannungszuführung, so
daß ein Ausgangssignal auf der jeweiligen Ausgangsleitung
120, 122, 124 und 126 erscheint, wenn die Toleranzgrenze, die
durch das Potentiometer 82 eingestellt ist, überschritten
wird. Die Signale auf den Leitungen 120-126 sind auch mit
der Indikatorlichtanzeige 90 gekoppelt. Der Ausgang der
Verarbeitungsschaltung 102 auf der Leitung 128 stellt einen
abschnittsweisen Achsen-Abstandsfehler dar. Diese Leitung ist mit einem
Eingang eines Komparators 130 gekoppelt, dessen anderer
Eingang ebenfalls durch ein Grenzeinstellungspotentiometer
82 gesteuert wird. Die Ausgangsleitung 132 für den Komparator
130 ist mit der Indikatorlichtanzeige 90 gekoppelt.
Bei den dargestellten Ausbildungen, wie in
Fig. 1, sind verschiedene Verarbeitungsschaltungen gleichen
Typs wie die Verarbeitungsschaltungen 64, 160 und 162 vorgesehen.
Alternativ kann eine Verarbeitungsschaltung eines bestimmten
Typs benutzt und in konventioneller Weise mit Schaltern jeweils
angesteuert werden.
Wenn getrennte Verarbeitungsschaltungen benutzt werden,
sollte die Verarbeitungsschaltung, die gerade
in Benutzung ist, das Taktsignal auf ihre zugehörige Aus
gangsleitung 94 der Einstell- und Synchronisationsschaltung
92 zuführen.
Die grundsätzliche Anordnung des Zahnrades 20 in Fig. 3, das
geprüft wird, und des Kontrollrades ist die gleiche, wie
sie in Fig. 1 dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß unter
schiedliche Kontrollzahnräder benutzt werden. Beispielsweise
ist das Kontrollzahnrad 134 so konstruiert, daß es mit dem
zu testenden Zahnrad 20 entlang der Kopflinie 136 der Zähne
des Zahnrades im Eingriff steht. Das Ausgangssignal, das
durch den Meßfühler
138 erzeugt wird, stellt in diesem Fall den
Achsenabstandsfehler an der Kopflinie des
Zahnrades dar. Der Ausgang des Meßfühlers 138
ist mit einem Trägerverstärker 140 über die Leitung 143 ver
bunden. Die Primärspannung für den Meßfühler
138 wird durch den Trägerverstärker 140
auf der Leitung 142 zugeführt. Obgleich ein individueller
linearer Spannungsdifferentialtransformator und Träger
verstärker in Fig. 3 dargestellt sind, ist es wieder für
den Fachmann leicht ersichtlich, daß der gleiche Spannungs
differentialtransformator und Trägerverstärker, der benutzt
wurde, um die Messungen des in Fig. 1 dargestellten Teils
der Maschine durchzuführen, durch konventionelle Schalt
technik auch in der Schaltung gem. Fig. 3 benutzt werden
könnte.
Die zusammengesetzte Wellenform 144 auf der Leitung 141, die
in Fig. 3 gezeigt ist, schwankt um die Linie 146,
und der Abstand zwischen der 0-Achse und der Linie 146 stellt
die Durchschnittsgröße des Zahnrades an der Kopflinie dar.
Ein zweites Kontrollzahnrad 148 ist im Eingriff mit den
Zähnen des Zahnrades 20 entlang der Fußlinie 150 der Zahn
radzähne. Das durch den
Meßfühler 152 erzeugte Signal ist mit dem Träger
verstärker 154 über die Leitung 157 gekoppelt, und der Träger
verstärker 154 speist wiederum ein Antriebssignal auf der
Leitung 156 in die Primärwicklung des linearen Spannungs
differentialtransformators ein. Die Wellenform 156 auf
der Leitung 155 schwankt um die Linie 158, und der
Abstand zwischen der 0-Linie und der Linie 158 stellt die
Durchschnittsgröße des Zahnrades 20 an der Fußlinie dar.
Aufgrund der Konzentrizität und der Abstandsfehler ist das
zusammengesetzte Signal der Wellenformen 144 und 156 bei
nahe sinusförmig, wobei die Scheitel- und Talpunkte die
größten und kleinsten Radiuswerte darstellen. Um diese Werte
von einem Referenzpunkt aus zu messen, haben die Diffe
rentialtransformatoren LVDT und der Trägerverstärker, die
benutzt werden, einen bipolaren Ausgang, so daß Erde als
Referenzniveau benutzt wird, welches dem funktionellen
Radius eines Zahnrades von Durchschnitts- oder mittlerer
Größe entspricht, das keinen Evolventenfehler aufweist.
Die Signale, die durch die Trägerverstärker 140, 154 er
zeugt werden, stellen die Durchschnittsabweichung der Kopf-
und Fußlinien dar und werden Typ A-Verarbeitungsschaltungen
160, 162 zugeführt. Die Einstell- und Synchronisations
schaltung 92 kann wiederum ein Taktsignal auf der Leitung 94
von der Verarbeitungsschaltung erhalten, die in der
Schaltung gerade arbeitet. Die Verarbeitungsschaltungen 160,
162 haben Speichermöglichkeiten zum Speichern der einge
henden Signale, so daß die gleiche Prüfmaschine sowohl für
Kopflinien- als auch für Fußlinienfehler benutzt
werden kann, falls dieses gewünscht wird.
Die Verarbeitungsschaltung 160 liefert ein Ausgangssignal
auf der Leitung 164, das die durchschnittliche funktionelle
Zahndicke darstellt oder alternativ dazu die durchschnitt
liche Größe des Zahnrades 20 entlang der Kopflinie 136 auf
den Zähnen des Zahnrades. Die Verarbeitungsschaltung 162
liefert ein Ausgangssignal auf der Leitung 166, welches die
durchschnittliche funktionelle Zahndicke darstellt oder die
durchschnittliche Größe des Zahnrades 20 entlang der Fuß
linie 150. Das dargestellte Signal von dem Trägerverstärker
140 ist als positiv in seiner Polarität gezeigt und das
dargestellte Signal von dem Trägerverstärker 154 ist als
negativ in seiner Polarität gezeigt. Diese Signale werden
in den Verarbeitungsschaltungen 160, 162 verarbeitet und
sind mit einer bewerteten Subtraktorschaltung 168 gekoppelt.
(Diese Wellenformen 144, 156 können tatsächlich während der
Prüfung eines besonderen Zahnrades beide Polaritäten besitzen.)
Die Größe der Signale auf den Leitungen 164, 166 wird durch
die bewertete Subtraktorschaltung 168 subtrahiert, um ein
Signal auf der Ausgangsleitung 170 zu erzeugen, welches
die Richtung des Evolventenfehlers angibt, und die Amplitude
dieses Signales ist proportional der durchschnittlichen Größe
des Zahnprofilfehlers.
Die Subtraktorschaltung 168 kann eine konventionelle be
wertete Subtraktorschaltung sein und ist so konstruiert,
daß eine bewertete Subtraktion vorgenommen wird, so daß die
Größe des subtrahierten Signals mit einer Konstanten multi
pliziert wird, welche dieses Differentialsignal zwischen den
Kopflinien- und Fußlinienfehlern in ein Signal übersetzt,
das die Größe des funktionellen Evolventenfehlers dar
stellt. Die Bewertungskonstante, die für diesen Zweck be
nutzt wird, wird von Fachleuten einfach bestimmt aufgrund
einer Betrachtung der Zahnradbesonderheiten und der Lage
der beiden Eingriffspunkte auf dem Zahnprofil, für die dieser
Profilfehler zu messen ist. Die Multiplikationskonstante
ist eine Funktion des Tangens des Arbeitszahnprofilwinkels
des Kontrollzahnrades 148 geteilt durch den Tangens des
Arbeitszahnprofilwinkels des Kontrollzahnrades 134.
Das bewertete Ausgangssignal, das repräsentativ ist für den
funktionellen Evolventenfehler auf der Leitung 170, ist
mit einem Eingang eines Komparators 172 gekoppelt. Dessen
anderer Eingang ist mit einem Toleranzgrenzeneinstellpoten
tiometer 82 und einer zugehörigen Spannungszuführung gekoppelt.
Der Ausgang des Komparators 172 auf der Leitung 174 zeigt
somit an, wenn die durch das zu dem Komparator 172 gehörige
Potentiometer eingestellte Toleranz durch das Fehlersignal
auf der Leitung 170 überschritten worden ist.
Fig. 4 zeigt einen Teil der Prüfmaschine, der für folgende
Messungen benutzt werden kann:
durchschnittlicher Zahnrichtungsfehler oder Schrägungswinkel
zusammengesetzter Zahnrichtungsfehler
durchschnittlicher Konizitätsfehler
zusammengesetzter Konizitätsfehler
kardanische Kerben.
durchschnittlicher Zahnrichtungsfehler oder Schrägungswinkel
zusammengesetzter Zahnrichtungsfehler
durchschnittlicher Konizitätsfehler
zusammengesetzter Konizitätsfehler
kardanische Kerben.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Teils der
Prüfmaschine, der zur Messung von Zahnrichtungs- und
Konizitätsfehlern benutzt werden kann. Um diese Prüfung durch
führen zu können, wird ein kardanischer Prüfkopf 176 ver
wendet. Das Kontrollzahnrad 178 wird in diesem Fall von
einem C-förmigen Joch 180 getragen, welches wiederum von
einem zweiten C-förmigen Joch 182 getragen wird. Das Kontroll
zahnrad und das zu prüfende Zahnrad werden durch eine Feder
183 zusammengehalten, die in Fig. 4 schematisch dargestellt
ist, und werden abgewälzt. Der
kardanische Prüfkopf 176 ist so ausgelegt, daß das Kontroll
zahnrad 178 sich frei in Richtung der Konizitätsebene drehen
kann, wie es durch die Pfeile 184 angezeigt ist, und sich
ebenfalls in Zahnrichtung drehen kann, wie
es durch die Pfeile 186 angezeigt ist. Das Joch 180 besitzt
einen Arm 188, der mit einem Taster eines Meßfühlers 190
(Spannungsdifferentialtransformators) zusammenarbeitet,
um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Konizitäts
fehler anzeigt. Eine horizontale Welle 192, die mit dem
Joch 182 verbunden ist, trägt einen Arm 194, der auf
den Taster eines Meßfühlers 196
einwirkt, so daß dieser ein Ausgangssignal erzeugt,
das den Zahnrichtungsfehler anzeigt. Der Ausgang des
Meßfühlers 190 ist mit einem Trägerverstärker
198 über die Leitung 201 gekoppelt, welcher über die Leitung
200 dem Differentialtransformator die Primärspannung zuführt.
Der Ausgang des Differentialtransformators ist mit einem
Trägerverstärker 202 über die Leitung 205 verbunden, und
der Trägerverstärker 202 liefert die Primärspannung für den
Differentialtransformator über die Leitung 204.
Der Ausgang des Trägerverstärkers 202 auf der Leitung 203
besitzt die zusammengesetzte Wellenform 206, dessen ver
schiedene Komponenten voneinander getrennt werden, um Signale
zu erzeugen, die repräsentativ sind für besondere Zahnrad
merkmale. Der durchschnittliche Zahnrichtungsfehler wird durch
den Abstand zwischen der 0-Linie und der Linie 208 angezeigt.
Der maximale Plus-Richtungsfehler, mit Ausnahme von Kerben,
für die Wellenform 206 wird angezeigt durch den Abstand
zwischen der 0-Linie und der Linie 210. (Wenn die Wellen
form 206 einen negativen durchschnittlichen Richtungsfehler
hätte, würde die Linie 210 gezogen werden, um den geringsten
Minus-Richtungsfehler, mit Ausnahme von Kerbensignalen,
dieser Wellenform anzeigen.) Der Zahnrichtungsvariationsfehler
wird angezeigt durch den Abstand zwischen den Linien 212
und 214, der den Abstand zwischen den maximalen und mini
malen Punkten der zusammengesetzten Wellenform 206 reprä
sentiert, wobei die Hochfrequenzkomponenten ausgefiltert
sind.
Eine Kerbe auf dem Zahnrad 20, die bei der Prüfung gemäß
Fig. 4 festgestellt wird, erzeugt ein Signal wie das dar
gestellte Signal, das zwischen den Linien 216 und 218 vari
iert und als "kardanische Kerbe"-Signal bezeichnet wird.
Die Linie 220 stellt den kleinsten Plus-Richtungsfehler
für die Wellenform 206 dar. (Wenn der durchschnittliche
Richtungsfehler negativ wäre anstatt positiv, würde
diese Linie den maximalen Minus-Richtungsfehler anzeigen.)
Für die Prüfanordnung gem. Fig. 4 wird der Wälzsprung
durch den Abstand zwischen den Linien 220 und 222
dargestellt. Das zusammengesetzte Richtungsfehlersignal,
welches kardanische Kerben berücksichtigt, wird durch den
Abstand zwischen den Linien 218 und 220 angezeigt.
Der Ausgang des Trägerverstärkers 202 ist direkt mit einer
Typ A-Verarbeitungsschaltung 224 gekoppelt. Diese Verar
beitungsschaltung verarbeitet die eingehenden Signale in
analoger Weise zu der Signalverarbeitung, die durch die
Verarbeitungsschaltung 64 durchgeführt wird, so daß das
Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 226 die maximale
Plus- oder kleinste Minus-Richtungsabweichung darstellt.
Der Ausgang auf der Leitung 228 repräsentiert den durch
schnittlichen Richtungsfehler. Der Ausgang auf der Leitung
230 repräsentiert die Richtungsvariation oder den zusammen
gesetzten Richtungsfehler. Das Signal auf der Leitung 232
stellt den kleinsten Plus- oder maximalen Minus-Richtungs
fehler dar.
Der Ausgang des Trägerverstärkers 202 ist auch mit einem
Filter 233 verbunden, welches ein Gleichstrom-Blockierfilter
ist und welches die Durchschnittsgrößesignalkomponente
eliminiert, so daß höhere Frequenzen wie Wälzsprung-
und Kerbensignale zu der Verarbeitungsschaltung 236
durchgelassen werden, die eine Verarbeitungsschaltung vom
Typ B ist. Die Verarbeitungsschaltung 236 liefert ein Signal
an die Ausgangsleitung 238, das eine kardanische Kerbe oder
einen Höchstwert des Wälzsprungs repräsentiert. Der Aus
gang auf der Leitung 240 von der Verarbeitungsschaltung 236
repräsentiert das durchschnittliche kardanische Wälzsprung-
Signal. Die Ausgangsleitung 242 liefert ein Signal,
das repräsentativ ist für das Höchstwertsignal, das durch
eine kardanische Kerbe überhalb des durchschnittlichen Wälz
sprungsignals erzeugt wird. Die Ausgangsleitung 244 liefert
ein Signal, das repräsentativ ist für eine kardanische Kerbe
oder einen Wälzsprung überhalb eines vorgewählten Wertes,
der in konventioneller Weise durch Einstellen eines Poten
tiometers bestimmt werden kann, das mit einer Gleichspannungs
quelle gekoppelt ist.
Der Trägerverstärker 198, der das Konizitätssignal von
dem Differentialtransformator 190 empfängt, ist mit seinem
Ausgang auf der Leitung 199 mit einer Typ A-Verarbeitungs
schaltung 246 verbunden. Die Verarbeitungsschaltung 246 ver
arbeitet das Signal, das sie erhält, um ein Ausgangssignal auf
der Leitung 248 zu liefern, das den maximalen Plus- oder
minimalen Minus-Richtungsfehler repräsentiert. Die Ausgangs
leitung 250 liefert ein Signal, das proportional ist zu der
Konizitätsvariation oder dem zusammengesetzten Konizitäts
fehler. Das Signal auf der Ausgangsleitung 252 repräsentiert
den durchschnittlichen Konizitätsfehler. Die Ausgangsleitung
254 liefert ein Signal, das repräsentativ ist für den
kleinsten Plus- oder maximalen Minus-Konizitätsfehler. Es
kann wiederum, falls gewünscht, ein Satz von Signalen vor
gesehen werden, analog zu den vorausgehend beschriebenen,
die durch die Verarbeitungsschaltungen 64 und 100 geliefert
werden.
Das Ausgangssignal des Trägerverstärkers 198 wird durch die
zusammengesetzte Wellenform 256 auf der Ausgangsleitung 199
repräsentiert. Es ist aus dieser Wellenform ersichtlich, daß
der durchschnittliche Konizitätsfehler repräsentiert wird
durch den Abstand zwischen der Linie 258 und der 0-Linie.
Das Konizitätsvariationssignal wird dargestellt durch den
Abstand zwischen den Linien 260 und 262, der eine Funktion
der zusammengesetzten Wellenform 256 ist, wobei die Hoch
frequenzkomponenten ausgefiltert sind. Der Wälzsprung,
der in der Konizitätsebene festgestellt wird, wird
durch den Abstand zwischen den Linien 264 und 266 repräsen
tiert. Das zusammengesetzte Konizitätsfehlersignal, das
durch die maximale Abweichung der zusammengesetzten Wellen
form 256 dargestellt wird, wird durch den Abstand zwischen
den Linien 268 und 270 repräsentiert. Die maximale Minus-
oder kleinste Plus-Konizität wird dargestellt durch den
Abstand zwischen der Linie 268 und der 0-Linie.
Als ein wahlweises Merkmal wird teilweise gewünscht, ein
Signal zu erhalten, das repräsentativ ist für die bewertete
Summe der Richtungs- und Konizitätsfehler, wobei der Be
wertungsfaktor entsprechend dem gewünschten Zweck vorgewählt
werden kann. Um dies zu erreichen, verbindet die Ausgangs
leitung 228 der Verarbeitungsschaltung 224 das durchschnitt
liche Richtungsfehlersignal mit einem Eingang einer be
werteten Summierschaltung 272. Der andere Eingang der
Summierschaltung 272 wird von der Ausgangsleitung 252 der
Verarbeitungsschaltung 246 erhalten, die ein Signal führt,
welches repräsentativ ist für den durchschnittlichen Koni
zitätsfehler des im Test befindlichen Zahnrades.
Alle Ausgangsleitungen 226-232, 238-244 und 248-254
und die Ausgangsleitung 274 von der Summierschaltuqg 272
sind mit einem zugeordneten Komparator 276 verbunden. Die
Komparatoren 276 arbeiten in der gleichen Weise wie die
vorausgehend beschriebenen Komparatoren 74-80, 112-118,
130 und 172, so daß ein Ausgangssignal für die Indikator
lichtanzeige 90 geliefert wird, immer wenn das Eingangs
signal auf der aktiven Leitung von einer Verarbeitungs
schaltung das Signal überschreitet, das durch das zuge
ordnete Toleranzgrenzeneinstellpotentiometer 82 geliefert
wird.
Abschnittsfehlerverarbeitungsschaltungen wie die Verar
beitungsschaltung 102 in Fig. 1 können, falls gewünscht,
der Verarbeitungsschaltungsanordnung in Fig. 4 hinzugefügt
werden.
Die Schaltungsanordnung der Trägerverstärker 42,
140, 154, 198 und 202 ist
in Fig. 5 gezeigt. Jeder Trägerverstärker ist
mit einem Oszillator 278 versehen.
Der Ausgang des Oszillators ist ein Nieder
spannungs-Hochfrequenzsignal, und der Oszillator selbst
hat vorzugsweise eine niedrige Ausgangsimpedanz. Beispiels
weise ist ein Signal von 2,5 Volt Wechselstrom (Effektiv
wert) mit einer Frequenz von 5000 Hz ein geeignetes Signal
für die meisten Differentialtransformatoren LVDT. Dieses
Signal wird auf der Ausgangsleitung 280 an die Primär
wicklung eines Differentialtransformators
gegeben. Der
Ausgang des Differentialtransformators wird von der Sekundär
wicklung abgenommen und auf der Leitung 282 einer Demodula
tionsschaltung 284 in dem Trägerverstärker eingegeben.
Die Leitung 286 von der Demodula
tionsschaltung ist mit dem invertierenden Eingang 292 des
Differentialverstärkers gekoppelt, während die Leitung 288
von der Demodulationsschaltung mit dem nichtinvertierenden
Eingang 296 verbunden ist. Die Differenz der Signale auf
den Leitungen 286 und 288 zeigt die Verschiebung des Diffe
rentialtransformatorsensors von einem Nullpunkt an.
Der Ausgang 294 des Differenzverstärkers 290 ist mit zwei
Strombegrenzungswiderständen 298 und 300 gekoppelt, die an
einem Ende miteinander verbunden sind. Das andere Ende des
Widerstandes 298 ist mit der Basis 302 eines npn-Transistors
304 gekoppelt, während das andere Ende des Widerstandes 300
mit der Basis 306 eines pnp-Transistors 308 gekoppelt ist.
Ein Basisvorspannungswiderstand 310 ist zwischen die Basis
302 des Transistors 304 und den Anschluß 312 gekoppelt, der
an positiver Spannung liegt. Der Basisvorspannungswiderstand
314 ist mit der Basis 306 des Transistors 308 verbunden, und
sein anderes Ende liegt an dem Anschluß 316, der mit einer
negativen Spannungsquelle gekoppelt ist. Der Widerstand 318,
der zwischen den Anschluß 312 und den Kollektor 320 des
Transistors 304 geschaltet ist, ist der Kollektorbelastungs
widerstand für diesen Transistor. Der Widerstand 322, der
zwischen den Anschluß 316 und den Kollektor 324 des Transistors
308 geschaltet ist, ist der Kollektorbelastungswiderstand für
diesen Transistor.
Der Ausgangsbelastungswiderstand 326 bildet das Ausgangs
signal, das auf die Leitung 328 gegeben wird, die an dem
Anschluß A L endet. Ein Rückkopplungswiderstand 330 ist mit
dem Summierpunkt 332 des Verstärkers verbunden. Der Summier
punkt ist der Punkt, an dem der Emitter 334 des Transistors
304 und der Emitter 336 des Transistors 308 mit dem Belastungs
widerstand 326 zusammengeschaltet sind. Das andere Ende des
Widerstandes 330 liegt an dem invertierenden Eingang 292 des
Differenzverstärkers 290 an. Die Kombination des Differenz
verstärkers 290, der Transistoren 304 und 308, der zugehörigen
Widerstände und des Rückkopplungswiderstandes 330 bildet
deshalb eine Operationsverstärkerschaltung. Dieser Operations
verstärker ist in der Lage, Eingangssignale von geringem Pegel
an den Eingängen 292 und 296 aufzunehmen und diese Signale
zu benutzen zur Steuerung eines Ausgangssignals, das die
elektrische Leistung erheblich vergrößert und das zwischen
den Spannungsgrenzen variieren kann, die durch die Strom
zuführung, die mit den Anschlüssen 312 und 316 verbunden ist,
gegeben sind.
Die Typ A-Verarbeitungsschaltung, wie die Verarbeitungs
schaltungen 64, 160, 162, 224 und 246, ist
in Fig. 6 gezeigt. Das
Eingangssignal auf der Leitung 338 ist mit einer Filter
schaltungsanordnung 340 gekoppelt, der drei Auswahlschalter
342, 344 und 346 zugeordnet sind. Nur einer dieser Schalter
wird jeweils zu einer gegebenen Zeit geschlossen, und das zu
der ausgewählten Schaltung gehörige Signal wird über den
Belastungswiderstand 348 gebildet. Bei geschlossenem Schalter
342 läuft das Signal auf der Leitung 338 direkt über die
Leitung 350 durch, ohne modifiziert zu werden. Bei ge
schlossenem Schalter 344 ist der Kondensator 352 eingeschaltet,
der die Gleichstromkomponente des Eingangssignals blockiert,
so daß lediglich Wechselstromkomponenten passieren. Bei ge
schlossenem Schalter 346 ist der Tiefpaßfilter eingeschaltet,
der aus den Widerständen 354, 356 und den Kondensatoren 358
und 360 besteht. In diesem Fall werden die Welligkeitskompo
nenten des Eingangssignals gedämpft. Die Welligkeitskompo
nenten sind bei dieser Ausführung alle Frequenzen überhalb
10 Hz. Diese Signale sind repräsentativ für den Wälzsprung
und für Kerben.
Eine nachfolgende Annäherungsanzeige- und Speicherschaltung
wird für die eingehenden Signale durch zwei ähnliche Schal
tungen gebildet, die einen Abwärtszähler 362, einen Aufwärts
zähler 364, einen Digital-Analog-Wandler 366, der mit dem
Abwärtszähler 362 verbunden ist, und einen Digital-Analog-
Wandler 368 umfassen, der mit dem Aufwärtszähler 364 ver
bunden ist. Eine positive Spannung ist mit den
Wandlern 366 und 368 über einen Anschluß 370 verbunden,
während eine negative Spannung mit ihnen über den
Anschluß 372 verbunden ist. Das Eingangssignal von der Filter
schaltungsanordnung 340 wird einem nichtinvertierenden Eingang
374 einer Vergleichseinrichtung 376 zugeführt. Das gleiche Signal wird
dem invertierenden Eingang 378 einer Vergleichseinrichtung 380 zugeführt.
Ein periodisches Impulssignal, dessen Frequenz beispielsweise
200 kHz sein kann, wird von einem Taktgeber 382 zu den
Zählern 362 und 364 geleitet. Der Zähler 362 wird anfänglich
durch die Größe des Signals auf der Leitung 396, die auch
mit B S gekennzeichnet ist, auf einen vorbestimmten Zählwert
eingestellt. Dieses Signal stellt den Zähler 362 auf einen
vorbestimmten digitalen Zählwert ein, der einen analogen
Pegel repräsentiert, der größer ist als die maximale
Abweichung des Eingangssignals.
Das Signal auf der Leitung 396 stellt den Zähler nur ein,
wenn die Leitung 384, die auch mit B T gekennzeichnet ist,
ebenfalls ein Signal empfängt. Der Zähler 362 wird anfäng
lich für jedes neue Zahnrad eingestellt, das durch die
Maschine geprüft wird. Der Digital-Analog-Wandler 366 über
setzt den anfänglichen Zählwert in dem Zähler 362 in ein
analoges Signal, das größer ist als die maximale positive
Abweichung des Eingangssignals. Wenn der Taktgeber 382 Takte
aussendet, zählt der Zähler 362 abwärts bis zu einem kodierten
Zählwert, der repräsentativ ist für einen analogen Nullsignal
pegel, wie er durch das besondere digitale Kodierschema defi
niert ist, das verwendet wird. Wenn der Zähler 362 abwärts
zählt in Richtung auf diesen kodierten Null-Zählwert, wird
die Spannung ebenfalls reduziert, die durch den Digital-
Analog-Wandler übersetzt wird und die auf die Ausgangs
leitung 386 gespeist wird. Die Ausgangsspannung des Wandlers
366 kann ihre Polarität ändern, wenn der Zähler 362 fortfährt,
abwärts zu zählen, nachdem dieser kodierte Null-Zählwert
erreicht worden ist.
Der Abwärtszähler 362 enthält ein internes Eingangstor (nicht
gezeigt), welches durch den Ausgang des Verstärkers 376 auf
der Leitung 388 und den Taktgeber 382 gesteuert wird.
(Ähnliche interne Tore sind auch in den anderen Zählern
vorgesehen.) Dieses Tor ist offen, bis das Eingangs
signal für den invertierenden Eingang 374 der Vergleichseinrichtung
376 gleich ist mit dem Ausgangssignal des Wandlers 366, zu
welcher Zeit das interne Tor geschlossen wird und der Abwärts
zähler aufhört zu zählen, wodurch ein konstantes Ausgangs
signal auf der Leitung 386 geschaffen wird. Somit hält durch
das Abwärtszählen des Zählers 362, während ein nicht inver
tiertes Eingangssignal zu dem Komparator 376 geleitet wird,
der Wandler 366 die geringste negative, oder am meisten
positive Abweichung des Eingangssignals fest je nach der Polari
tät des Eingangssignals.
In entsprechender Weise wird der Zähler 364 anfänglich auf
einen kodierten Zählwert eingestellt, der einen Pegel re
präsentiert, der negativer ist als die am meisten ins
Negative gehende Abweichung des Eingangssignals, welches
bei der beschriebenen Ausbildung das Negative des am meisten
positiven Pegels ist. Die anfängliche Einstellung des Zählers
364 wird auch gesteuert durch die Leitungen 384 und 396. Der
Digital-Analog-Wandler 368 ist mit dem Aufwärtszähler 364
gekoppelt, um den Zählwert des Zählers 364 zu dekodieren
und ein Ausgangssignal auf die Leitung 390 zu geben. Der
Eingang des Zählers 364 wird von dem Ausgang der Vergleichseinrichtung
380 auf der Leitung 392 zugeführt. Der Aufwärtszähler 364
zählt aufwärts in Richtung auf einen kodierten Zählwert,
der repräsentativ ist für einen analogen Nullpegel, so daß
die Ausgangsspannung auf der Leitung 390 des Wandlers 368
sich einem analogen Nullpegel nähert, wenn der Zähler 364
zu zählen fortfährt. Die Polarität des Ausgangs des Wandlers
368 kann sich wieder ändern, wenn der Zähler 364 nach
Erreichen des kodierten Null-Zählwerts fortfährt zu zählen.
Wenn das Ausgangssignal auf der Leitung 390 gleich dem
Eingangssignal an dem Eingang 378 ist, wird das interne Tor
(nicht gezeigt) des Aufwärtszählers 364 geschlossen, und der
Ausgang des Wandlers 368 gibt ein Signal auf die Leitung 390,
das die Eingangsspannung an diesem Punkt darstellt. Somit
hält der Wandler 368 die am meisten negative oder geringste
positive Abweichung des Eingangssignals ein je nach der
Polarität des Eingangssignals fest. Die Leitung 394, die auch
durch B R gekennzeichnet ist und die mit beiden Zählern 362
und 364 gekoppelt ist, liefert ein Einschaltsignal zum Ein
schalten dieser Zähler.
Das Signal auf der Ausgangsleitung 386 des Wandlers 366
wird über einen invertierenden Verstärker 398 und einen
Eingangswiderstand 400 dem invertierenden Eingang 402 einer
Summierschaltung 404 zugeleitet. Das Ausgangssignal auf
der Leitung 390 von dem Digital-Analog-Wandler 368 wird
über einen invertierenden Verstärker 406 und einen Eingangs
widerstand 408 auf die Eingangsleitung 410 für den inver
tierenden Eingang des Verstärkers 424 der Summierschaltung
412 gegeben. Der Widerstand 414, der zwischen die Ausgangs
leitung 416 und den invertierenden Eingang 402 des Ver
stärkers 418 geschaltet ist, ist der Rückkopplungswiderstand
für die Summierschaltung 404. In entsprechender Weise ist
der Widerstand 420 zwischen die Ausgangsleitung 422 und die
Eingangsleitung 410 des Verstärkers 424 geschaltet. Die
Ausgangsleitung 416 ist auch mit A V gekennzeichnet, während
die Ausgangsleitung 422 auch mit A U gekennzeichnet ist.
Die Ausgangsleitung 386 ist auch direkt durch den Wider
stand 426 mit der Eingangsleitung 410 der Summierschaltung
412 gekoppelt. Entsprechend ist die Ausgangsleitung 390 über
einen Widerstand 328 mit der Eingangsleitung 402 der
Summierschaltung 404 gekoppelt.
Der Ausgang auf der Leitung 422 ist deshalb repräsentativ
für die mittlere Verschiebung von Null. Wenn der Schalter 342
geschlossen ist, kann diese Ausgangsleitung somit alternativ
entweder die mittlere funktionelle Zahndicke, die maximale
Größe, den mittleren Richtungsfehler oder den mittleren
Konizitätsfehler repräsentieren, je nachdem welche der Typ
A-Verarbeitungsschaltungen 64, 160, 162, 224 oder 246 be
trachtet wird und je nach der Position der Schalter 342,
344 und 346. Wenn der Schalter 346 für die Verarbeitungs
schaltung 64 geschlossen ist, stellt das Ausgangssignal auf
der Leitung 422 die mittlere Größe des Zahnrades anstatt der
mittleren funktionellen Zahndicke dar, die mittleren Richtungs-
und Konizitätsfehler können aber noch auf dieser
Leitung für die Verarbeitungsschaltungen 224 und 246 er
halten werden.
Wenn der Schalter 342 geschlossen ist, repräsentiert der
Ausgang auf der Leitung 416 die Scheitel-zu-Scheitel-
Variation des Eingangssignals. Für die verschiedenen be
troffenen Typ A-Verarbeitungsschaltungen kann diese Leitung
deshalb den zusammengesetzten Achsenabstandsfehler oder
alternativ dazu den zusammengesetzten Richtungsfehler oder
den zusammengesetzten Konizitätsfehler repräsentieren. Wenn
der Schalter 346 statt dessen geschlossen ist, repräsentiert
diese Leitung den Ablauf anstatt des zusammengesetzten Achsen
abstandsfehlers für die Verarbeitungsschaltung 64, die
Richtungs- und Konizitätsvariation kann aber noch auf dieser
Leitung für die Verarbeitungsschaltung 224 und 246 erhalten
werden.
Eine direkte Ausgangsleitung 430, die auch mit B F gekenn
zeichnet ist, ist mit der Ausgangsleitung 386 verbunden.
Wenn der Schalter 342 geschlossen ist, repräsentiert diese
Leitung somit ein Scheitelsignal, welches entweder die am
meisten positive oder die am wenigsten negative Variation
des Eingangssignals ist. Somit kann die Leitung 430 für ver
schiedene Verarbeitungsschaltungen ein Signal liefern, das
die maximale funktionelle Zahndicke oder den maximalen posi
tiven (oder am meisten negativen) Richtungsfehler oder den
maximalen positiven (oder am wenigsten negativen) Konizitäts
fehler repräsentiert. Wenn der Schalter 346 geschlossen ist,
kann die Leitung 430 eine maximale Größe des Zahnrades für
die Verarbeitungsschaltung 64 repräsentieren.
In einer entsprechenden Weise ist eine Ausgangsleitung 432,
die auch mit B H gekennzeichnet ist, mit der Ausgangsleitung
390 gekoppelt. Wenn der Schalter 342 geschlossen ist, reprä
sentiert die Ausgangsleitung 432 den untersten Talteil des
Signals oder in anderen Worten die am meisten negative oder
am wenigsten positive Abweichung. Das Signal auf der Leitung
432 kann deshalb die minimale funktionelle Zahndicke reprä
sentieren oder alternativ dazu den minimalen positiven (oder
maximalen negativen) Richtungsfehler oder den minimalen
positiven (oder maximalen negativen) Konizitätsfehler. Wenn
der Schalter 346 geschlossen ist, repräsentiert die Leitung
432 die minimale Größe des Zahnrades anstatt der minimalen
funktionellen Zahndicke für die Verarbeitungsschaltung 64;
diese Leitung repräsentiert aber noch die minimalen positi
ven oder maximalen negativen Richtungs- und Konizitätsfehler
für die Verarbeitungsschaltungen 224 und 246. Ausgangssignale
mit ausgefilterter Gleichstromgrößenkomponente können durch
Schließen des Schalters 344 erhalten werden.
Die Schaltungsanordnung für die Typ B-Verarbeitungsschaltungen
wie die Verarbeitungsschaltungen 100 und 236 ist in Fig. 7
gezeigt. Die Wellenformen an verschiedenen Punkten in der
Schaltungsanordnung gem. Fig. 7 sind in Fig. 8 dargestellt.
Das Eingangssignal auf der Leitung 440 zu einer Typ B-
Verarbeitungsschaltung wird zuerst über einen Hochpaßfilter
234 geleitet, der aus den Kondensatoren 444 und 446 und den
Widerständen 448 und 450 gebildet wird. Der Ausgang des
Filters 234 ist mit einem invertierenden Verstärker 452
gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers 452 wird zwei
Speichereinrichtungen 454 und 456 (Tastspeicher) zugeführt. Der
Hochpaßfilter 234 dämpft relativ niedrige Frequenzen, und
somit passieren nur höhere Frequenzen diesen Filter, die
repräsentativ sind für den Wälzsprung und Kerben.
Die Speichereinrichtung 454 nimmt die positiven
Spitzen des Eingangssignals auf und speichert sie, während
die Speichereinrichtung 456 die negativen Spitzen
des Eingangssignals aufnimmt und speichert.
Der Ausgang der Speichereinrichtung ist über den
Widerstand 458 mit dem invertierenden Eingang 460 einer
Summierschaltung 462 gekoppelt. Ein anderer Widerstand 464
ist mit dem Eingang der Speichereinrichtung gekoppelt,
um ein zweites Signal von dem Filter 234 auf der Eingangs
leitung 460 dem invertierenden Eingang der Summierschaltung
462 zuzuleiten. Eine Diode 466 mit charakteristischer
Zündspannung, die vorzugsweise eine Zener-Diode ist, ist
zwischen die Eingangsleitung 460 und die Ausgangsleitung
468 des Verstärkers 470 geschaltet, der in der Summier
schaltung 462 verwendet wird. Die Zener-Diode 466 bewirkt
ein Halten des Ausgangs, so daß ein Impulssignal auf der
Ausgangsleitung 468 von einem Niveau nahe Erde zu einem
positiven Spannungsniveau verläuft und bei diesem Niveau
verbleibt, bis das Eingangssignal unter einem vorbestimmten
Niveau ist, wenn die Summe der Eingangsstromsignale über
die Widerstände 458 und 464 ein vorbestimmtes Niveau über
schreiten. Die Wellenform 472 in Fig. 8 illustriert das
Signal, das an der Ausgangsleitung 468 für die in Fig. 8
gezeigten Wellenformsignale erscheint.
Das Eingangssignal, das an den Eingangsleitungen 474 und
475 der Speichereinrichtungen 454 und 456 erscheint,
nähert sich einer sinusförmigen Wellenform, verursacht durch
die Abstandsfehler. Dieses Eingangssignal zu dem inver
tierenden Verstärker 452 wird durch die Wellenform 476 in
Fig. 8 dargestellt. Die Speichereinrichtung 454 ist
so ausgebildet, daß sie den positiv verlaufenden Teil der
invertierten Wellenform 476 speichert, und es erscheint
somit die Wellenform 478 an der Ausgangsleitung 480. Die
Wellenform 472 erscheint entsprechend an der Ausgangsleitung
468, die mit einem Eingang des AND-Gatters 556 verbunden ist,
um so der Speichereinrichtung 454 zu erlauben, das
Eingangssignal auf sein positivstes Niveau zu ziehen. Die
Speichereinrichtung 456 liefert ihren Ausgang auf
der Leitung 482 über den Eingangswiderstand 484 an die Eingangs
leitung 486 zu dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers
490 der Summierschaltung 488. Die Speichereinrichtung
456 zieht somit das Eingangssignal auf sein negativstes
Niveau. Die Klemmdiode für die Summierschaltung 488 ist die
Zener-Diode 492.
Der Eingangsstrom von dem Verstärker 452 verläuft auch über
den Widerstand 494 zu dem nichtinvertierenden Eingang des
Verstärkers 490. Das Ausgangssignal, das an der Ausgangs
leitung 496 der Summierschaltung 488 erscheint, wird deshalb
durch die Wellenform 498 in Fig. 8 dargestellt, während die
Wellenform, die an der Ausgangsleitung 482 der
Speichereinrichtung 456 erscheint, die Wellenform 500 ist. Der
Ausgang des Verstärkers 452 ist auch auf der Leitung 502
über den Widerstand 504 auf der Eingangsleitung 506 mit dem
invertierenden Eingang eines Nulldurchgangsdetektors 508 ge
koppelt, der verwendet wird, um anzuzeigen, wann immer die
Eingangswellenform 476 Null überquert, zu welcher Zeit der
Signalausgang auf der Ausgangsleitung 510 des Verstärkers
508 sein Niveau wechselt. Die Klemmdiode 512 wird verwendet,
um Impulsausgangssignale auf der Leitung 510 vorzusehen,
wie es durch die Wellenform 514 in Fig. 8 gezeigt ist.
Ein Ende des Widerstandes 518 ist mit einem Anschluß 520
gekoppelt, der an eine positive Spannung angeschlossen ist.
Die Anode einer Diode 522 ist mit der Verbindung des anderen
Endes des Widerstandes 518 und der Anode der Diode 516 ver
bunden. Die Kathode der Diode 522 ist mit der Anode einer
anderen Diode 524 und einem Anschluß eines Kondensators 526
verbunden, dessen anderer Anschluß geerdet ist. Die Kathode
der Diode 524 ist mit dem einen Ende eines Widerstandes 528
und der Basis 530 eines npn-Transistors 532 verbunden. Der
Kollektor 534 ist mit einem Widerstand 536 verbunden, der
wiederum mit dem Anschluß 520 in Verbindung steht. Der
Emitter 538 des Transistors 532 ist mit einem Belastungs
widerstand 540 und der Basis 542 eines anderen npn-Transistors
544 verbunden.
Durch Verbinden des Emitters 538 des Transistors 532 mit
der Basis 542 des Transistors 544 in der gezeigten Weise,
kann eine wesentliche Stromverstärkung erhalten werden. Der
Belastungswiderstand 546 für den Transistor 544 ist mit dem
Anschluß 520 verbunden und der Emitter 548 des Transistors
544 ist geerdet. Wenn somit die Wellenform 514 an der Leitung
510 auf Erdniveau ist, ist die Anode der Diode 516 im wesent
lichen auf Erdniveau und dieses reduziert das Potential an
der Basis 530 auf einen Punkt, an dem der Transistor 532
sperrt. Es erscheint somit eine positive Spannung an dem
Kollektor 550 des Transistors 544. Wenn die Wellenform 514
an der Ausgangsleitung 510 ein positives Niveau erreicht, wird
jedoch die Diode 516 umgekehrt vorgespannt, so daß die Basis
530 des Transistors 532 auf ein hoch genug positives Potential
kommen kann (nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung), so daß
ausreichend Strom der Basis 542 zugeführt wird, um sie in
Sättigung zu bringen.
Das Signal auf der Ausgangsleitung 510 des Verstärkers 508
ist auf der Leitung 511 mit einem Eingang eines UND-Gatters
552 gekoppelt, dessen anderer Anschluß auf der Leitung 551
mit dem Kollektor 550 des Transistors 544 gekoppelt ist.
Wenn somit die Wellenform 514 anfangs ein positives Niveau
auf der Ausgangsleitung 510 annimmt, sind positive Spannungs
signale an beiden Eingängen des Gatters 552 vorhanden, auf
grund der RC-Zeitkonstante, die durch den Kondensator 526
und den zugehörigen Schaltungswiderstand geschaffen ist.
Das Ausgangssignal von dem Kollektor 550 befindet sich somit
lediglich für eine kurze Zeit auf einem positiven Niveau, wie
es durch die RC-Zeitkonstante bestimmt wird. Die Wellenform
554 repräsentiert den Ausgang des Gatters 552, was zeigt,
daß beide Eingänge des Gatters 552 positives oder "1"-Niveau
nur haben, bis der Kondensator 526 genügend geladen ist, um
den Transistor 544 in Sättigung zu bringen. Der Ausgang des
Gatters 552 ist auf der Linie 553 mit einem Eingang jedes
der Gatter 556 und 558 gekoppelt. Der andere Eingang des
Gatters 556 ist so gekoppelt, daß er das Signal auf der Aus
gangsleitung 468 der Summierschaltung 462 empfängt, während
der andere Eingang des Gatters 558 so gekoppelt ist, daß er
das Signal auf der Ausgangsleitung 496 der Summierschaltung
488 empfängt. Der Ausgang des Gatters 556 ist auf der Leitung
557 mit der Aufnahme- und Halteschaltung 454 gekoppelt, um
einen zyklischen Rückstellimpuls immer dann vorzusehen,
wenn die Eingangswellenform 476 Null überquert bei einem
Übergang von positiver zu negativer Spannung. Das Gatter
558 speist entsprechend einen Wiedereinstellimpuls auf der
Leitung 559 in die Speichereinrichtung 456 ein.
Die Speichereinrichtungen 454 und 456 sind jeweils
über die Widerstände 560 und 562 mit invertierenden Ein
gängen der Verstärker 564 und 566 gekoppelt. Der Verstärker
564 kann wie die meisten hierin beschriebenen Verstärker
einen externen Fernverstärkungsregelungswiderstand wie den
einstellbaren Widerstand 568 als wahlweises Merkmal auf
weisen, wenn dieses gewünscht wird. Der Ausgang des Ver
stärkers 566 ist über den Widerstand 570 mit dem inver
tierenden Eingang des Verstärkers 564 verbunden. Der Ausgang
des Verstärkers 564 repräsentiert somit die Addition des
Inversen der Wellenform 478 und der Wellenform 500. Deshalb
wird die Spitze-zu-Spitze-Wellenform, die an der Ausgangs
leitung 573 des Verstärkers 564 erscheint, repräsentiert
durch die Wellenform 574 in Fig. 8. Die Wellenform 574,
die positive Polarität besitzt, ist mit dem nichtinver
tierenden Eingang eines Verstärkers 576 gekoppelt, dessen
Verstärkung durch ein Potentiometer 578 gesteuert werden kann,
welches mit einer positiven Spannung an dem Anschluß 580
gekoppelt ist. Das Signal auf der Ausgangsleitung 577 von
dem Verstärker 576 kann entweder ein über dem Durchschnitt
liegendes Spitze-zu-Spitze-Signal oder ein über einem einge
stellten Wert entsprechend der Einstellung des Schalters 590
liegendes Spitze-zu-Spitze-Signal repräsentieren.
Der Schalter 590 ist so dargestellt, daß er die abgegriffene
Spannung von dem Potentiometer 578 auf der Leitung 592 dem
Eingang des Verstärkers 576 zuführt. Falls gewünscht, kann
der Schalter 590 auch mit dem Kontakt 594 verbunden sein, in
welchem Fall der Ausgang auf der Leitung 588 eher ein
maximales Spitze-zu-Spitze-Signal repräsentieren würde als
das maximale Spitze-zu-Spitze-Signal überhalb des einge
stellten Wertes, der durch die Einstellung des Potentiometers
578 gegeben ist, wenn der Schalter 590 mit dem Kontakt 596
verbunden ist. Wenn der Schalter mit dem Kontakt 596 ver
bunden ist, liefert die Leitung 597 ein begrenztes Durch
schnittssignal, und wenn der Schalter mit dem Kontakt 598
verbunden ist, wird ein Spitze-zu-Spitze-Signal überhalb
einem Durchschnittswert erzeugt auf der Leitung 588 in einer
Weise, die nachfolgend beschrieben wird.
Der Abwärtszähler 584 besitzt eine Anzahl von Eingangsver
bindungen auf den Leitungen 600, 602, 604 und 606. Die
Leitungen 600, 602 und 604 entsprechen den Leitungen 384,
394 und 396 des Zählers 362. Die Leitung 606 ist eine Takt-
Eingangsleitung. Der Komparator 582, der Abwärtszähler 584
und der Digital-Analog-Wandler 586 funktionieren in der
gleichen Weise wie die Speicherschaltungen, die vorausgehend
mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben worden sind. In diesem Fall
wird jedoch der Abwärtszähler 584 anfangs eingestellt auf
eine kodierte Repräsentation eines analogen Niveaus, das
positiver ist als die am meisten positive Abweichung bzw.
der am meisten positive Ausschlag des Signals auf der Leitung
588. Wenn das Signal auf der Ausgangsleitung 588 gleich dem
Eingangssignal auf der Eingangsleitung 579 zu dem nicht
invertierenden Eingang des Verstärkers 582 ist, wird der
Zähler 584 an weiterem Zählen gehindert, und die Ausgangs
leitung 588 des Wandlers 586 repräsentiert so einen Spitze-
zu-Spitze-Wert. Der Ausgang auf der Leitung 588 kann deshalb
einen maximalen Spitze-zu-Spitze-Wert oder einen maximalen
Spitze-zu-Spitze-Wert über einem Durchschnitt repräsentieren
oder alternativ dazu einen maximalen Spitze-zu-Spitze-Wert
überhalb einem eingestellten Wert entsprechend der Art, in
der die Schaltung benutzt werden soll, wie es durch Einstellen
des Schalters 590 bestimmt wird.
Um eine Durchschnittsspannung vorzusehen, die mit der maxi
malen Spitze-zu-Spitze-Spannung am Eingang des Verstärkers
576 verglichen werden soll, ist der Ausgang des Eingangs
verstärkers 452 mit einer Absolutwertschaltung 608 gekoppelt,
die den Widerstand 610 und die Dioden 612, 614 und den Ver
stärker 616 umfaßt. Die Ausgangsleitung 618 von dem Ver
stärker 616 ist mit der Anode der Diode 612 und der Kathode
der Diode 614 verbunden. Das Absolutwertsignal von der
Schaltung 608 wird an den invertierenden Eingang eines Ver
stärkers 620 geführt, der wiederum mit einer Integrier
schaltung gekoppelt ist, die aus dem Widerstand 624 und dem
Kondensator 626 gebildet wird. Der Ausgang des Verstärkers
620 ist die in Fig. 8 gezeigte Absolutwertwellenform 651.
Zusätzliches Dämpfen zur Erzeugung der Wellenform 653 am
Ausgang des Verstärkers 620 kann durchgeführt werden durch
wahlweise Einschaltung des Kondensators 655 über den Rück
kopplungswiderstand 657. Der Ausgang der Integrierschaltung,
die aus dem Widerstand 624 und dem Kondensator 626 besteht,
ist über einen Eingangswiderstand 628 mit einem Verstärker
630 gekoppelt. Der Verstärker 630 kann einen Rückkopplungs
verstärkungseinstellwiderstand 631 haben, falls dies gewünscht
wird. Die Kombination des Widerstandes 624 und des Konden
sators 626 und des Verstärkers 630 bildet eine Schaltung,
die durch ihre Integriereigenschaften ein Ausgangssignal
auf der Ausgangsleitung 633 des Verstärkers 630 erzeugt,
das den unbegrenzten Durchschnittswert des Eingangssignals
von dem Verstärker 452 repräsentiert. Dieses Ausgangssignal
erscheint auf der Leitung 632 und ist mit der Aufnahme-und-
Halteschaltung 634 gekoppelt, die diesen Durchschnittswert
aufnimmt und hält und entsprechend ein Signal auf der Leitung
599 vorsieht, das diesen Wert repräsentiert.
Eine fakultative begrenzende Summierschaltung 637 kann vor
gesehen sein, um den in der Speichereinrichtung 634
gespeicherten Durchschnittswert auf einen maximalen Betrag
zu beschränken. Diese Schaltung enthält den Verstärker 636,
die Klemmdiode 638, das Potentiometer 640, das mit einer
negativen Spannung am Anschluß 642 gekoppelt ist und mit
dem Eingangswiderstand 644 von dem Ausgang des Verstärkers
630, und den Eingangsverstärker 646 von dem Abgriff des
Potentiometers 640. Der Ausgang des Verstärkers 636 liefert
ein Begrenzungs- oder Rückstell-Impulssignal zu dem
Toranschluß der Speichereinrichtung 634, um die ge
wünschte Begrenzung des Durchschnittssignals zu erreichen.
Um eine bewertete Summation der zusammengesetzten Richtungs-
und Konizitätsfehlersignale von Fig. 4 zu erhalten, werden
diese Signale auf den Leitungen 228 und 252 in Fig. 10 den
Absolutwertschaltungen 652 und 654 der bewerteten Summier
schaltung 272 zugeführt. Die Ausgänge dieser Verstärker sind
mit den Anoden der Dioden 660 und 662 gekoppelt. Die Absolut
wertschaltungen 652 und 654 arbeiten in der Weise der bereits
beschriebenen Absolutwertschaltung 608, aber mit einem Aus
gangssignal umgekehrter Polarität. Die Ausgänge der Ver
stärker 656 und 658 sind über die einstellbaren Widerstände
664 und 666 und auch über die Widerstände 668 und 670 mit
dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 672 gekoppelt.
Die Eingangswiderstände und der Verstärker 672 bilden deshalb
eine Summierschaltung 674, die ein Eingangssignal auf der
Leitung 170 erzeugt, welches einen zusammengesetzten Rich
tungs- und Konizitätsfehler darstellt, das so mit einem
Bewertungsfaktor versehen ist, so daß das eine oder das
andere dieser Fehlersignale eine strengere Bewertung bzw.
Wichtung tragen kann als gewünscht, entsprechend der Ein
stellung der Widerstände 664 und 666. Es ist ersichtlich,
daß die bewertete Subtraktorschaltung 168 von Fig. 3 in
analoger Weise aufgebaut sein kann und auch, daß irgend
welche der verschiedenen Signale, die in dieser Prüfmaschine
erzeugt werden, miteinander kombiniert (oder gespeichert
und später kombiniert) werden können in bewerteten oder
unbewerteten Subtraktor- oder Summierschaltungen, falls
dies gewünscht wird.
Die Typ C-Verarbeitungsschaltung 102 ist
in Fig. 9 gezeigt. Der Eingang für diese Verarbeitungs
schaltung wird auf der Leitung 678 von dem Tiefpaßfilter
680 abgenommen, das aus den Widerständen 682, 684 und den
Kondensatoren 686 und 688 besteht. Der Ausgang des Filters
680 ist auf der Leitung 685 mit dem invertierenden Eingang
eines Verstärkers 690 gekoppelt. Der Ausgang des Operations
verstärkers 690 ist über einen Kondensator 692 und einen
Widerstand 694 auf der Leitung 698 mit einer Vergleichs
schaltung 696 über den invertierenden Eingang des Ver
stärkers 700 gekoppelt. Der Kondensator 692 dient zum
Blockieren der Gleichstromkomponente des zusammengesetzten
Signals, um so die Zahnradgröße von den Einwirksignalen
zu eliminieren, die durch diese Schaltung verarbeitet werden.
Das Signal über den Widerstand 694 wird auch über den Rück
kopplungswiderstand 697 mit dem nichtinvertierenden Eingang
des Verstärkers 690 rückgekoppelt. Der Kondensator 692 ist
auch mit einer Integrierschaltung 702 gekoppelt. Die aus
den Widerständen 704, 706 und den Kondensatoren 708 und
710 besteht. Der Zweck dieser Integrierschaltung ist es, eine
Phasenverschiebung von im wesentlichen 90° von dem Signal
vorzusehen, das an der Eingangsleitung 698 auftritt. Dieses
phasenverschobene Signal wird auf der Leitung 712 dem nicht
invertierenden Eingang des Verstärkers 714 zugeleitet. Der
Rückkopplungswiderstand 716 ist vorzugsweise einstellbar,
um die korrekte Phasenverschiebung von 90° zu erreichen, und
es ist ein Stabilisierungswiderstand 718 zwischen den inver
tierenden Eingang 720 und Erde geschaltet.
Das phasenverschobene Ausgangssignal von dem Verstärker 714
ist über den Widerstand 722 auf der Leitung 724 mit dem
invertierenden Eingang der Vergleichsschaltung 696 gekoppelt.
Der Ausgang dieser Vergleichsschaltung schafft deshalb einen
Vergleich zwischen den phasenverschobenen und den nicht
phasenverschobenen zusammengesetzten Fehlersignalen, wobei
die Hochfrequenzkomponenten beseitigt sind. Dieses Signal
wird benutzt, um den Betrag der abschnittsweisen Abweichung
festzustellen, die auftritt in dem Ablauffehlersegment
innerhalb jedes 90°-Segmentes der relativen Rotationsbewegung
der Kontroll- und zu prüfenden Werkstücke oder Zahnräder.
Falls gewünscht, können natürlich andere Beträge der Phasen
verschiebung als 90° benutzt werden.
Der Ausgang der Vergleichsschaltung 696 ist mit einer Absolut
wertschaltung 726 gekoppelt, die in der gleichen Weise
konstruiert ist wie die Absolutwertschaltungen 652 und 654
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Das Signal wird
dann über einen invertierenden Verstärker 728, der einen
fakultativen Verstärkungseinstellwiderstand 730 besitzt, und
den Widerstand 732 mit dem nichtinvertierenden Eingang des
Verstärkers 734 gekoppelt. Der Verstärker 734 ist mit einem
Abwärtszähler 736 verbunden, und der Abwärtszähler ist ver
bunden mit einem Digital-Analog-Wandler 738. Die Kombination
des Verstärkers 734, des Abwärtszählers 736 und des Digital-
Analog-Wandlers 738 funktioniert in der gleichen Weise wie
die vorausgehend beschriebenen sukzessiven Annäherungs
schaltungen, die ebenfalls Abwärtszähler verwendeten. Die
Eingangsleitungen 740, 742, 744 und 746 zu dem Abwärtszähler
736 entsprechen den Eingangsleitungen 600, 602, 604 und 606
zu dem Abwärtszähler 584.
Der Abwärtszähler 736 wird anfänglich auf einen kodierten
Zählwert eingestellt, der ein analoges Niveau repräsentiert,
das positiver ist als die am meisten ins Positive gehende
Abweichung des Signals von dem Verstärker 728. Der Zähler
736 zählt abwärts und der Digital-Analog-Wandler 738 wandelt
diesen Zählwert in ein entsprechendes analoges Spannungs
niveau um, bis das Signal an der Ausgangsleitung 128 oder
dem Digital-Analog-Wandler 738 gleich ist mit dem Eingangs
signal auf der Eingangsleitung 750 zu dem nichtinvertieren
den Eingang des Verstärkers 734. Wenn diese beiden Signale
gleich sind, wird das interne Tor des Abwärtszählers ge
schlossen, und die durch den Wandler 738 angezeigte Spannung
an der Ausgangsleitung 128 repräsentiert die maximale
Abschnittsabweichung für die ausgewählte Phasenverschiebung.
Aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten oder Verformungen
kann ein Zahnrad seinen Teilkreis perfekt konzentrisch zur
Achse haben, aber mit Gruppen von dünnen
und dicken Zähnen nur an der Kopflinie. In einer Planeten
trägerordnung mit schwebendem Drehkranz erzeugen diese Un
genauigkeiten, daß das Kontrollzahnrad seine Winkelgeschwin
digkeit ändert, was die Lebensdauer des Zahnrades
verkürzen und Geräusch verursachen kann. Aus diesem Grunde
kann es wünschenswert sein, eine zusätzliche Schaltungsan
ordnung der Prüfmaschine
vorzusehen, um die Ablauf- oder Winkelgeschwindigkeits
komponente zu erfassen, die der Kopflinie der Zähne eines
Zahnrades zugeordnet ist.
Der Ablauf entlang der Kopflinie des Prüfzahnrades 20 wird
repräsentiert durch den Abstand zwischen den Linien 145 und
147 bei der Wellenform 144 von Fig. 3, die wiederum die
Signalvariation repräsentiert, die abgetastet wird, wobei
die Hochfrequenzkomponenten beseitigt sind. Dieses Signal
wird durch die Verarbeitungsschaltung 160 verarbeitet, um
ein Ablaufsignal auf der Leitung 161 in der gleichen Weise
vorzusehen, wie die Verarbeitungsschaltung 64 ihr entsprechen
des Ablaufsignal auf der Leitung 70 liefert. Die Leitung 161
ist mit einem Eingang eines Komparators 173 gekoppelt, dessen
anderer Eingang mit dem Grenzeinstellpotentiometer 82 ge
koppelt ist, um so ein Ausgangssignal auf der Leitung 175 zu
der Indikatorlichtanzeige 90 zu liefern, immer wenn die die
sem Komparator zugeordnete Grenze überschritten wird.
Alle Rückkopplungswiderstände für Operationsverstärker, die
vorausgehend speziell beschrieben worden sind, sind in den
Figuren mit 800 gekennzeichnet, und alle Dioden in den Abso
lutwertschaltungen, die nicht speziell vorausgehend be
schrieben worden sind, sind mit 802 gekennzeichnet. Bei der
Arbeitsweise der Zähler der sukzessiven Annäherungsschaltungen
können die Zähler beispielsweise 12 Bits enthalten, und alle
Bits eines Abwärtszählers können auf ein "1"-Niveau einge
stellt werden, während alle Bits eines Aufwärtszählers auf
"0"-Niveau eingestellt werden können. Der Zählwert, der
repräsentativ ist für eine analoge Nullausgangsspannung er
scheint dann, wenn alle Zählstufen des Zählers außer der
signifikantesten Bitstufe auf "1"-Niveau eingestellt sind.
Claims (13)
1. Prüfmaschine, insbesondere für Zahnräder,
bei der ein Kontrollwerkstück mit einem
zu prüfenden Testwerkstück in Eingriff steht und eine Rela
tivbewegung zwischen dem Kontrollwerkstück und dem Test
werkstück erzeugt wird,
mit Meßfühlereinrichtungen zum Erzeugen eines Prüf
signals, das der Relativbewegung entspricht, wobei das
Prüfsignal während der Relativbewegung eine Abweichung von
maximaler Größe in einer bestimmten Richtung von einem
Bezugsniveau aus erfährt, mit einer Verarbeitungsschaltung
für das Prüfsignal, mit Vergleichseinrichtungen, in denen
das Prüfsignal mit einem einstellbaren Wert verglichen wird
und mit Anzeigeeinrichtungen, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung (A) eine
Zähleinrichtung (362, 364, 584, 736) aufweist, die anfänglich auf
einen Zählwert eingestellt wird, der größer ist als die
maximale Größe der Abweichung und die so zählt, daß der
Zählerausgang periodisch ausgehend von dem eingestellten
Zählwert sich dem Prüfsignal annähert, daß ein Digital-
Analog-Wandler (363, 368, 586, 720) mit der Zähleinrichtung verbunden
ist und den Zählerausgang in ein analoges Signal umwandelt,
daß der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers mit der Ver
gleichseinrichtung (376, 380, 582, 734) und der Ausgang der Ver
gleichseinrichtung mit der Zähleinrichtung (362, 364, 584, 736) ver
bunden ist, um das Zählen der Zähleinrichtung anzuhalten
und den Zählerausgang festzuhalten, wenn das Prüfsignal mindestens
annähernd gleich dem Zählerausgang ist.
2. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung (A) je
eine Zählereinrichtung (362, 364), je eine mit ihrem Aus
gang an die Zähleinrichtung angeschlossene Vergleichsein
richtung (376, 380) und je einen an eine Zähleinrichtung
und eine Vergleichseinrichtung angeschlossenen Digital-
Analog-Wandler (366, 368) aufweist, wobei die Zähleinrich
tungen in entgegengesetzter Richtung zählen und der an der
jeweiligen Zähleinrichtung eingestellte Zählwert jeweils
größer ist als die maximale Abweichung in der einen Rich
tung und in der entgegengesetzten Richtung.
3. Prüfmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ausgänge der beiden Digital-
Analog-Wandler (366, 368) in einer Kombinationseinrichtung
(398, 404, 406, 412) miteinander vereinigt werden.
4. Prüfmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Phasenschieberschaltung
(702) zum Verschieben der Phase des Prüfsignals um einen
vorbestimmten Betrag vorgesehen ist, daß in einer Ver
gleichseinrichtung (696) die Differenz zwischen dem Prüf
signal und dem phasenverschobenen Prüfsignal gebildet wird,
daß an die Vergleichseinrichtung eine Absolutwertschaltung
(726) angeschlossen ist und daß an die Absolutwertschaltung
eine aus einer Zähleinrichtung (736), einem Digital-Analog-
Wandler (738) und einer Vergleichseinrichtung (734) be
stehende Zähl- und Speicherschaltung zum Erfassen einer
maximalen Abweichung des Absolutwertsignals über eine
relative Winkeldrehung der Werkstücke, die annähernd gleich
der Größe der Phasenverschiebung ist, angeschlossen ist.
5. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochpaß
filter (234) zum Entfernen der niedrigen Frequenzen und
der Gleichstromkomponente aus dem Prüfsignal vorgesehen
ist, um ein zyklisches hochfrequentes Eingangssignal zu
bilden, das aus Spitzenwerten einer maximal positiven Ab
weichung und einer maximal negativen Abweichung mit Bezug
auf das Referenzniveau während jedes Abtastzyklus der
Werkstücke besteht, daß analoge Speichereinrichtungen
(454, 456) zum Speichern der positiven und negativen
Spitzenwerte und Kombinationsschaltungen (462, 488) zum
Kombinieren der gespeicherten Spitzenwerte zu einem Signal
von einer Polarität für jeden Zyklus des Eingangssignals
vorgesehen sind, daß mit den analogen Speichereinrich
tungen analoge Speicherrückstelleinrichtungen (556, 558)
verbunden sind, denen das Eingangssignal zum Rückstellen
der analogen Speichereinrichtungen zugeführt wird, und
daß eine aus einer Zähleinrichtung (584), einem Digital-
Analog-Wandler (586) und einer Vergleichseinrichtung (582)
bestehende Zähl- und Speicherschaltung an die analogen
Speichereinrichtungen (454, 456) angeschlossen ist, in der
aus dem Signal von einer Polarität die maximale Abweichung
von dieser einen Polarität während jedes Zyklus des hoch
frequenten Eingangssignals ermittelt und gespeichert wird.
6. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meß
fühlereinrichtung einen Operationsverstärker als Differenz
verstärker (290) mit einem invertierenden und nicht-inver
tierenden Eingang aufweist, daß zwei komplementäre Transi
storen (304, 308) vorgesehen sind, deren Emitter (334, 336)
zusammengeschaltet sind, deren Basis (302, 306) jeweils
mit dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden ist
und deren Kollektor-Emitterpfad jeweils mit einer Spannungs
quelle in Reihe geschaltet sind, deren einer Pol an dem
Kollektor (320) des einen Transistors und deren anderer
Pol am Kollektor (324) des anderen Transistors liegt, und
daß die Emitter der beiden Transistoren mit dem invertie
renden Eingang des Differenzverstärkers (290) über einen
Rückkopplungswiderstand (330) verbunden sind.
7. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
der Meßfühlereinrichtung und der Verarbeitungsschaltung
für das Prüfsignal wahlweise zuschaltbare Filterschaltun
gen (352; 354, 356, 358, 360) geschaltet sind.
8. Prüfmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Filter zum Ausfiltern der
Gleichstromkomponente vorgesehen ist.
9. Prüfmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Tiefpaßfilter vorge
sehen ist.
10. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meß
fühlereinrichtung eine Demodulationseinrichtung (284)
aufweist, in der das Prüfsignal von einer Trägerwelle
demoduliert wird, die in der Meßfühlereinrichtung erzeugt
wird.
11. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum
Überprüfen von Zahnrädern, von denen das eine auf einem
Meßschlitten angeordnet ist, dessen Bewegung von einer
Meßfühlereinrichtung erfaßt wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß Einrichtungen zum Erfassen der
Relativbewegung der Zahnräder in einer senkrecht zu den
Drehachsen verlaufenden Ebene vorgesehen sind.
12. Prüfmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß Einrichtungen zum Erfassen der
Relativbewegung in der Steigungsebene der Zahnräder vor
gesehen sind.
13. Prüfmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß Einrichtungen zum Erfassen
der Relativbewegung in der Konizitätsebene der Zahnräder
vorgesehen sind.
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